Experiência de interface cérebro-máquina pode levar à cura da paralisia

Macaco usou força do pensamento para, através de eletrodos, manipular o braço de um amigo primata adormecido para atender os seus comandos. A dupla de primatas, mestre e avatar, atingiu o alvo em 84% dos casos

por AFP - Agence France-Presse 21/02/2014 08:40

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Cientistas que trabalham na cura da paralisia anunciaram ter demonstrado como um macaco pode usar a força do pensamento para, através de eletrodos, manipular o braço de um amigo primata adormecido para atender os seus comandos. A experiência de laboratório, na qual a mão de um macaco Rhesus totalmente sedado manipulou um joystick para executar tarefas determinadas pelo outro macaco, foi desenvolvida para simular uma paralisia completa, quando o cérebro se desconecta completamente do músico que tenta controlar.

"Nós demonstramos que um indivíduo consegue controlar um membro paralisado usando unicamente seus pensamentos", explicou à AFP a co-autora do estudo, Maryam Shanechi, da Escola de Engenharia Elétrica e de Computadores da Universidade Cornell a respeito do estudo publicado na edição desta semana da revista especializada Nature Communications. A descoberta "tem potencial para ajudar pacientes paralisados a recuperar o controle de seus próprios membros".

Em testes de laboratório, uma equipe de engenheiros e neurocientistas usou eletrodos para conectar o cérebro de um macaco à espinha dorsal de outro através de um computador, que decodificou e retransmitiu os sinais neurológicos. O primeiro macaco, apelidado de "mestre", foi colocado em uma cadeira especial diante da tela de um computador que exibia um cursor e um círculo verde que se alternavam entre dois pontos. A cabeça do macaco permaneceu presa.

AFP PHOTO/ED JONES
A mão de um macaco Rhesus totalmente sedado manipulou um joystick para executar tarefas determinadas pelo outro macaco (foto: AFP PHOTO/ED JONES )
O segundo macaco, apelidado de "avatar", foi totalmente sedado em um recinto em separado - com o braço atado a um joystick de 360 graus com o qual movia o cursor em busca do alvo circular na tela do "mestre". Quando o mestre pensou em mover o cursor, seus sinais cerebrais foram decodificados para determinar qual dos dois alvos ele tinha em mente e os dados foi transmitido em tempo real à coluna espinhal do avatar adormecido, cujo braço manipulou o joystick de acordo. A cada vez que o cursos atingiu seu alvo, o mestre recebeu um esguicho de suco como recompensa.

Prova de conceito
Pesquisas prévias sobre as chamadas interfaces cérebro-máquina (BMI, na sigla em inglês) já tinham mostrado as pessoas movendo cursores de computador ou até mesmo braços mecânicos usando a força do pensamento. Mas Shanechi e sua equipe afirmam que essa foi a primeira a dar a um animal o controle sobre o membro vivo de outro animal.

As descobertas "dão uma prova de conceito de que só com o pensamento, os indivíduos podem mover um braço em duas dimensões" mesmo se ligação fisiológica entre o cérebro e o músculo, afirmou. A paralisia pode ser provocada pelo dano no sistema nervoso central, especialmente na coluna espinhal, devido a derrames ou doenças como o mal de Parkinson, ou até mesmo um acidente.

Os cientistas querem encontrar uma forma de que pessoas com paralisia consigam mover seus próprios membros de forma natural, mas descobriram que é difícil ler os sinais do cérebro que controlam o complexo funcionamento dos músculos. Segundo os autores do estudo, pesquisas anteriores com BMI permitiram apenas executar movimentos repetidos na direção do mesmo alvo ou em uma única linha.

O que é diferente agora é que Shanechi e sua equipe decodificaram os sinais cerebrais que o macaco direcionou para seu alvo na tela ao invés de tentar decifrar os processos passo a passo necessários para se executar o movimento.

Alta precisão
A dupla de primatas, mestre e avatar, atingiu o alvo em 84% dos casos, afirmaram os cientistas. Outra novidade foi o uso de dois macacos separados, que "imitam mais de perto uma situação real de tetraplegia", afirmou o co-autor do estudo, Ziv Williams, do Centro de Reparo do Sistema Nervoso da Escola de Medicina de Harvard.

Ao conectar o cérebro e os músculos de um único animal, os cientistas nunca podem ter certeza de quanto do movimento alcançado é "confundido com um possível feedback sensorial de contrações musculares preservadas", explicou. Bernard Conway, diretor de engenharia biomédica da Universidade de Strathclyde, em Glasgow, comentou que a pesquisa foi "um avanço-chave" na identificação da intenção de um indivíduo paralisado ou no desejo de executar um movimento específico e traduzi-lo em ação.

O professor de engenharia biomédica da Universidade de Warwick, Christopher James, acrescentou que as descobertas tinham "profundas implicações para o controle de membros na lesão da medula espinhal ou no controle de membros prostéticos no lugar de membros amputados". Não ficou clara, no entanto, a eficácia de replicação desta descoberta em pacientes paralisados, que perderam a força dos músculos com a falta de uso.

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